Внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами

Внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к регуляторам для текучей среды и, более конкретно, к внутреннему предохранительному клапанному устройству для использования с нагрузочными регуляторами.

Уровень техники

В системах управления технологическими процессами используют различные полевые устройства для управления параметрами процесса. Регуляторы для текучей среды широко распространены во всех системах управления технологическими процессами для управления давлениями различных текучих сред (например, жидкостей, газов и т.д.). Регуляторы для текучей среды обычно используются для доведения давления текучей среды до меньшего значения и/или по существу постоянного значения. В частности, регулятор для текучей среды имеет входное отверстие, которое обычно принимает текучую среду с относительно высоким давлением, и обеспечивает относительно низкое и/или по существу постоянное давление в выходном отверстии.

При перемещении технологической текучей среды с высоким давлением через технологическую систему управления регулятор уменьшает давление этой текучей среды по меньшей мере в одной точке и подает эту текучую среду, имеющую низкое или пониженное давление, в подсистему или другие приемосдаточные пункты. Например, газовый регулятор, связанный с частью оборудования (например, котлом), может принимать газ, имеющий относительно высокое давление, от газораспределительного источника и может доводить газ до низкого, по существу постоянного давления, подходящего для обеспечения возможности его безопасного и эффективного использования оборудованием.

Для предотвращения ситуаций, при которых давление ниже по течению потока (т.е. давление в выходном отверстии) достигает опасных уровней, регуляторы для текучей среды обычно содержат устройства для защиты от превышения давления. Устройства для защиты от превышения давления функционально соединены с регулятором для текучей среды и приходят в действие (например, если давление ниже по течению потока текучей среды достигает заданного значения) с предотвращением нежелательного (например, опасного) увеличения давления в источнике, расположенном ниже по течению потока. Некоторые устройства для защиты от превышения давления (например, отключающие устройства) прерывают поток технологической текучей среды, направленный к источнику, расположенному ниже по течению потока, до осуществления возврата вручную этих устройств.

Однако в некоторых случаях увеличение давления текучей среды, например вследствие температурных изменений, может вызвать нежелательное приведение в действие устройства для защиты от превышения давления. Для предотвращения нежелательного приведения в действие устройства для защиты от превышения давления некоторые известные пружинные регуляторы для текучей среды содержат внутренний предохранительный клапан, который выполнен за одно целое с регулятором для текучей среды. Внутренний предохранительный клапан выпускает технологическую текучую среду, например в атмосферу, при увеличении давления технологической текучей среды, например по причине температурных изменений. Если давление технологической текучей среды ниже по течению потока превышает установку внутреннего предохранительного клапана, этот клапан открывается и выпускает текучую среду в атмосферу. Устройство для защиты от превышения давления приходит в действие, если давление в выходном отверстии превышает заданное давление несмотря на выпуск технологической текучей среды через внутренний предохранительный клапан. Примерами таких известных пружинных регуляторов, которые содержат внутренний предохранительный клапан, являются регуляторы серий S201 и S202, произведенные компанией Fisher International.

Некоторые известные регуляторы, например регуляторы с нагрузкой давлением, не выпускают текучую среду в атмосферу, ввиду чего внутренний предохранительный клапан не может быть выполнен за одно целое с регулятором. В этих регуляторах с нагрузкой давлением дополнительный внешний предохранительный клапан использован для предотвращения нежелательного приведения в действие или частого переключения устройств для защиты от превышения давления, например по причине температурных изменений в технологической текучей среде. Однако для такого внешнего предохранительного клапана часто необходимы дополнительные монтажные работы, прокладка труб, производственные затраты, запас материалов и обслуживание, что приводит к увеличению затрат.

Раскрытие изобретения

В одном из вариантов реализации нагрузочный регулятор, имеющий внутреннее предохранительное клапанное устройство, содержит корпус, в котором между первой оболочкой и второй оболочкой расположена нагрузочная диафрагма. Первая оболочка и первая сторона нагрузочной диафрагмы образуют первую камеру, а вторая оболочка и вторая сторона нагрузочной диафрагмы образуют вторую камеру. Устройство для предохранительного клапана соединено с нагрузочной диафрагмой. Устройство для предохранительного клапана содержит седло предохранительного клапана, имеющее отверстие, которое формирует проход для гидравлического соединения первой и второй камер, и затвор предохранительного клапана, соединенный с возможностью перемещения с седлом предохранительного клапана. Затвор предохранительного клапана перемещается в направлении от седла предохранительного клапана в выпускное положение и тем самым обеспечивает возможность протекания текучей среды между первой камерой и второй камерой в ответ на выходное давление, которое значительно больше давления, при котором нагрузочный регулятор переходит в закрытое положение.

Еще в одном варианте реализации нагрузочный регулятор, имеющий внутреннее устройство для предохранительного клапана, содержит диафрагму, расположенную в корпусе регулятора между первой камерой и второй камерой и выполненную с возможностью перемещения по меньшей мере между первым положением, вторым положением и третьим положением в ответ на давление технологической текучей среды, обнаруженное второй камерой. Седло предохранительного клапана соединено с диафрагмой таким образом, что указанное седло предохранительного клапана и диафрагма перемещаются между первым положением, вторым положением и третьим положением, причем седло предохранительного клапана имеет отверстие, формирующее проход для гидравлического соединения первой и второй камер. Затвор предохранительного клапана соединен с возможностью скольжения с седлом предохранительного клапана для взаимодействия с отверстием и препятствует протеканию текучей среды между первой и второй камерами, когда диафрагма и седло предохранительного клапана перемещаются между первым и вторым положениями; и в ответ на давление в выходном отверстии, которое значительно больше давления, при котором нагрузочный регулятор входит в закрытое положение, затвор предохранительного клапана перемещается в направлении от седла предохранительного клапана в третье положение и обеспечивает возможность протекания текучей среды между первой и второй камерами.

Еще в одном варианте реализации внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами содержит седло предохранительного клапана, имеющее цилиндрический корпус и первую фланцевую часть. Первая фланцевая часть содержит опорную поверхность, которая взаимодействует с первой стороной диафрагмы, если устройство для предохранительного клапана находится в закрытом положении, и отходит от первой стороны диафрагмы, если нагрузочный регулятор находится в выпускном положении. Между второй фланцевой частью седла предохранительного клапана и частью нагрузочного регулятора расположен смещающий элемент. Смещающий элемент смещает первую сторону диафрагмы в направлении опорной поверхности. Ограничитель перемещения расположен по меньшей мере внутри части нагрузочного регулятора и взаимодействует с седлом предохранительного клапана таким образом, что взаимодействие ограничителя перемещения и седла предохранительного клапана вызывает перемещение опорной поверхности в направлении от первой стороны диафрагмы, если диафрагма перемещается в направлении к ограничителю перемещения.

Еще в одном варианте реализации внутреннее устройство для предохранительного клапана для использования с нагрузочными регуляторами содержит средство для обеспечения гидравлической связи между первой и второй камерами привода, причем указанная вторая камера гидравлически соединена с выходным отверстием нагрузочного регулятора. Внутреннее предохранительное клапанное устройство дополнительно содержит средства для управления средствами, образующими гидравлическую связь, которые обеспечивает возможность протекания текучей среды между первой камерой и второй камерой в ответ на давление текучей среды в выходном отверстии, которое значительно больше давления, соответствующего наступлению закрытия регулятора.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан известный регулятор для текучей среды с нагрузкой давлением, осуществленный совместно с известным нагрузочным регулятором.

На фиг.2 показано поперечное сечение известного нагрузочного регулятора, показанного на фиг.1.

На фиг.3 показана часть еще одного известного нагрузочного регулятора, который осуществлен с известным внутренним предохранительным клапанным устройством.

На фиг.4А показан нагрузочный регулятор согласно одному из вариантов реализации, имеющий внутреннее предохранительное клапанное устройство.

На фиг.4B показано поперечное сечение нагрузочного регулятора, показанного на фиг.4А.

На фиг.5А показано поперечное сечение нагрузочного регулятора, имеющего внутреннее предохранительное клапанное устройство согласно еще одному варианту реализации.

На фиг.5B показано еще одно поперечное сечение нагрузочного регулятора, показанного на фиг.5А.

На фиг.5С показан один из вариантов реализации затвора клапана, используемого в нагрузочном регуляторе, показанном на фиг.5А и 5B.

На фиг.6А показано поперечное сечение одного из вариантов реализации нагрузочного регулятора, имеющего внутреннее предохранительное клапанное устройство согласно еще одному варианту реализации.

На фиг.6B показано еще одно поперечное сечение нагрузочного регулятора, показанного на фиг.6А.

На фиг.7 показано поперечное сечение одного из вариантов реализации нагрузочного регулятора, имеющего внутреннее предохранительное клапанное устройство согласно еще одному варианту реализации.

Осуществление изобретения

Обычно регуляторы для текучей среды преобразуют поток текучей среды в соответствии со считываемым давлением ниже по течению потока и тем самым поддерживают давление в технологической системе в допустимых и/или постоянных пределах. Регуляторы для текучей среды обычно содержат диафрагму, которая функционально соединена с затвором клапана посредством соединения (например, рычага) с перемещением затвора клапана относительно седла клапана для прекращения или пропускания потока текучей среды между входным отверстием и выходным отверстием. Регуляторы для текучей среды обычно регулируют поток и давление технологической текучей среды с использованием заданного управляющего усилия или нагрузки, действующих на первую сторону диафрагмы, и тем самым перемещают затвор клапана в первом направлении. Вторая сторона диафрагмы гидравлически соединена с текучей средой в выходном отверстии, причем сила, с которой действует указанная текучая среда на диафрагму, вызывает ее перемещение во втором направлении, противоположном первому направлению. Таким образом, диафрагма перемещает затвор клапана в ответ на перепад между давлением текучей среды в выходном отверстии (т.е. силой, действующей на вторую сторону диафрагмы) и заданным управляющим усилием (т.е. силой, действующей на первую сторону диафрагмы) и тем самым изменяет поток через регулятор для достижения по существу постоянного давления на выходе.

В одном из вариантов реализации пружинный регулятор содержит нагрузочный элемент в форме смещающего элемента (например, пружину), который действует на первую сторону диафрагмы с заданным управляющим усилием. Еще в одном варианте реализации регулятор с нагрузкой давлением содержит нагрузочный элемент в форме нагрузочного давления, поданного регулятором, который действует с заданным регулирующим усилием на первую сторону диафрагмы. Регуляторы с нагрузкой давлением обычно обеспечивают более точное регулирование давления на выходе при более высоких расходах и более высоких давлениях на выходе по сравнению с пружинными регуляторами. Таким образом, регуляторы с нагрузкой давлением являются более предпочтительными в сравнении с пружинными регуляторами, если требуется более высокая точность регулировки давления ниже по течению потока (например, при измерениях).

Кроме того, регуляторы для текучей среды, у которых максимальное расчетное давление текучей среды на выходе ниже максимального расчетного давления текучей среды на входе, обычно нуждаются в защите от превышения давления. Иными словами, устройства для защиты от превышения давления часто являются необходимыми для технологических применений, в которых давление на входе превышает давление на выходе, и предотвращают ситуации, когда давление текучей среды ниже по течению потока превышает заданное значение (например, опасное давление) или становится больше давления на входе. Устройства для безопасного отключения и устройства для отслеживания реального значения представляют собой два типа устройств для защиты от превышения давления, которые используются вместе с регуляторами для текучей среды. Устройство для безопасного отключения обычно распознает давление на выходе (давление ниже по течению потока) и закрывает регулятор для текучей среды, тем самым препятствуя протеканию текучей среды через регулятор, если давление ниже по течению потока достигает заданного значения. Устройство для отслеживания обычно содержит первый или рабочий регулятор, установленный последовательно со вторым регулятором. Второй регулятор обычно распознает давление ниже по течению потока (т.е. управляющее давление) и управляет давлением ниже по течению потока, если регулятор рабочего давления прекращает управление давлением ниже по течению потока.

В использовании регулятор давления переходит в закрытое положение, тем самым препятствуя протеканию текучей среды через регулятор, если расположенное ниже по течению потока потребление технологической текучей среды уменьшается, и/или источник, расположенный ниже по течению потока, отключается (т.е. переходит по существу к нулевому потреблению). Например, если потребление ниже по течению потока значительно уменьшается или прекращается совсем (например, в случае нулевого потока), то затвор клапана в регуляторе для текучей среды герметично взаимодействует с седлом клапана, тем самым препятствуя протеканию текучей среды через регулятор (т.е. перемещается в закрытое положение). Тем не менее, в некоторых случаях по причине коррозии, повреждения компонентов регулятора, забивки песком, трубной накипи и т.д. затвор клапана может быть недостаточно плотно прижат к седлу клапана, и таким образом обеспечивается возможность продолжения протекания технологической текучей среды между входным и выходным отверстиями регулятора и, следовательно, роста давления ниже по течению потока (например, регулирующего давления). Устройства для защиты от превышения давления активируются, если давление ниже по течению потока увеличивается до нежелательного уровня (например, опасного уровня), и тем самым предотвращают чрезмерный рост давления в потребителе, расположенном ниже по течению потока. Таким образом, устройства для защиты от превышения давления часто обеспечивают управление сбросом давления или ограничением давления и тем самым предотвращают разрушение технологической системы, которое может быть вызвано чрезмерным давлением.

Если затвор клапана должным образом прижат (например, плотно взаимодействует) к седлу клапана, и давление текучей среды между выходным отверстием и потребителем, расположенным ниже по течению потока, ниже заданного безопасного уровня давления, то устройство для защиты от превышения давления не активируется. Тем не менее, технологическая текучая среда обычно остается захваченной между выходной стороной затвора клапана регулятора и потребителем, расположенным ниже по течению потока. В некоторых случаях давление текучей среды между выходным отверстием и потребителем, расположенным ниже по течению потока, может зависеть от увеличения давления по причине, например, увеличения температуры окружающего воздуха. Увеличение давления указанной захваченной текучей среды в выходном отверстии может вызвать активацию устройства для защиты от превышения давления. Для предотвращения нежелательной активации устройства для защиты от превышения давления по причине температурных изменений пружинные регуляторы обычно содержат внутренний предохранительный клапан, который сбрасывает давление в выходном отверстии или отводит избыточную текучую среду в атмосферу. Устройство для защиты от превышения давления обычно имеет уставку давления, которая больше уставки давления внутреннего предохранительного клапана, и активируется, если давление текучей среды в выходном отверстии значительно превышает уставку давления внутреннего предохранительного клапана.

Тем не менее, регуляторы с нагрузкой давлением не связаны с внешней атмосферой, и, таким образом, внутренний предохранительный клапан не может быть интегрирован с основным регулятором. Указанное отсутствие внутреннего предохранительного клапана может вызвать нежелательную или неожиданную активацию устройства для защиты от превышения давления в ситуациях, в которых давление технологической текучей среды в выходном отверстии увеличивается по причине, например, температурных изменений, если регулятор находится в закрытом положении. Таким образом, регуляторы с нагрузкой давлением обычно не используются с устройствами для защиты от превышения давления, поскольку устройства для защиты от превышения давления имеют тенденцию к нежелательной активации в таких применениях. Для предотвращения нежелательной активации устройств для защиты от превышения давления регулятор с нагрузкой давлением обычно соединяют с наружным предохранительным клапаном. Но такой подход требует дополнительного оборудования, обслуживания, монтажных работ, трудовых ресурсов и, таким образом, увеличения затрат. В качестве альтернативного варианта вместо регуляторов с нагрузкой давлением и, таким образом, вместо наружных предохранительных клапанов обычно используются автоматические регуляторы непрямого действия. Однако автоматические регуляторы непрямого действия являются очень сложными и, следовательно, относительно дорогими.

Некоторые известные нагрузочные регуляторы содержат внутреннее предохранительное клапанное устройство, которое выпускает или отводит технологическую текучую среду, если технологическая текучая среда в выходном отверстии основного регулятора имеет заданное давление, которое вызывает начало запирания нагрузочного регулятора. Регулятор переходит в закрытое положение, если протекание текучей среды через нагрузочный регулятор прекращено (например, если потребление ниже по течению потока по существу является нулевым). Однако выброс или отвод технологической текучей среды в атмосферу каждый раз при входе нагрузочного регулятора в закрытое положение или во время нахождения в указанном положении может быть нежелательным, поскольку закрытое положение может происходить часто и, таким образом, в атмосферу может выбрасываться большое количество технологической текучей среды. Например, указанные известные нагрузочные регуляторы обычно не подходят для технологических применений, использующих опасную текучую среду (например, природный газ), поскольку предохранительный клапан нагрузочного регулятора начинает выпускать или отводить технологическую текучую среду в атмосферу в закрытом положении нагрузочного регулятора или при переходе в указанное положение. Таким образом, для применений, использующих опасную текучую среду, предпочтителен предохранительный клапан, который не производит сброс в начале запирания. Иными словами, существует потребность в предохранительном клапанном устройстве, имеющем смещение давления и тем самым обеспечивающем существенный диапазон нечувствительности или существенное эксплуатационное разделение между закрытым положением нагрузочного регулятора и положением спуска предохранительного клапана.

На практике нагрузочные регуляторы функционально соединены с основным регулятором для текучей среды. Как указано выше, нагрузочные регуляторы создают давление, обеспечивающее заданное регулирующее усилие для основного регулятора. Однако основной регулятор обычно переходит в закрытое положение (т.е. обеспечивает по существу нулевой поток) при выходном давлении текучей среды, которое больше выходного давления текучей среды, при котором нагрузочный регулятор переходит в закрытое положение. Как указано выше, известные нагрузочные регуляторы, содержащие внутренние предохранительные клапаны, обычно начинают выпускать или отводить текучую среду в атмосферу в начале закрытого положения нагрузочного регулятора. В результате, в ситуации избыточного давления нагрузочный регулятор начинает выпускать или отводить в атмосферу технологическую текучую среду до начала закрытого положения основного регулятора. Кроме того, в указанных известных нагрузочных регуляторах отсутствуют средства для управления давлением, при котором нагрузочный регулятор начинает сброс или отвод текучей среды в атмосферу, так что начало выпускного положения может быть задано для активации, если выходное давление текучей среды превышает давление текучей среды, которое вызывает запирание основного регулятора.

В результате, отсутствие возможности управления точкой начала сброса давления или установкой нагрузочного регулятора (т.е. давления, при котором нагрузочный регулятор сбрасывает давление) заставляет нагрузочный регулятор сбрасывать или отводить в атмосферу текучую среду при давлении на выходе, которое ниже давления текучей среды на выходе, при котором основной регулятор переходит в закрытое положение. Сброс или отвод технологической текучей среды в атмосферу каждый раз, когда нагрузочный регулятор входит в закрытое положение, приводит к выпуску в атмосферу большого количества технологической текучей среды. Например, технологическая текучая среда может выходить в атмосферу в течение длительного времени, если потребление ниже по течению потока вызывает рост давления в выходном отверстии до уровня, при котором нагрузочный регулятор переходит в закрытое положение (и таким образом начинает выпускать в атмосферу технологическую текучую среду), но который ниже уровня давления, вызывающего переход основного регулятора в закрытое положение. В результате, регуляторы с нагрузкой давлением обычно являются не подходящими для технологических применений, в которых используется опасная текучая среда (например, природный газ). Таким образом, предпочтительно чтобы нагрузочный регулятор выполнял сброс давления, если давление текучей среды на выходе является близким к давлению, которое вызывает переход в закрытое положение как нагрузочного регулятора, так и основного регулятора. Кроме того, конфигурирование нагрузочного регулятора для перехода в закрытое положение при давлении, которое больше давления, вызывающего переход основного регулятора в закрытое положение, нежелательно, поскольку нагрузочный регулятор имеет тенденцию к самостоятельному регулированию текучей среды и берет на себя управление давлением ниже по течению потока и таким образом осуществляет нежелательное и/или неподходящее управление давлением ниже по течению потока.

Внутреннее предохранительное клапанное устройство согласно одному из вариантов реализации, описанное здесь, предусматривает смещение давления активации предохранительного клапана путем формирования существенного диапазона нечувствительности или существенного разделения между давлением на выходе основного регулятора, при котором имеет место или начинается закрытое положение нагрузочного регулятора, и давлением на выходе основного регулятора, при котором имеет место или начинается положение сброса давления или точка разгрузки внутреннего предохранительного клапана. Кроме того, внутреннее предохранительное клапанное устройство согласно одному из вариантов реализации, описанное здесь, предусматривает смещение давления между давлением на выходе основного регулятора, при котором имеет место или начинается закрытое положение основного регулятора, и давлением на выходе основного регулятора, при котором имеет место или начинается положение сброса внутреннего предохранительного клапана, входящего в состав нагрузочного регулятора. Иными словами, внутреннее предохранительное клапанное устройство согласно одному из вариантов реализации, описанное здесь, управляет смещением давления между давлением текучей среды на выходе, которое вызывает начало положения сброса внутреннего предохранительного клапанного устройства, и давлением текучей среды на выходе, которое вызывает начало закрытия нагрузочного регулятора и/или основного регулятора. В описанном варианте реализации смещение давление задано таким образом, чтобы давление, при котором внутренний предохранительный клапан нагрузочного регулятора находится в положении сброса, было значительно больше давления на выходе, при котором основной регулятор находится в закрытом положении, и давления на выходе, при котором нагрузочный регулятор находится в закрытом положении.

Таким образом, описанное здесь предохранительное клапанное устройство согласно одному из вариантов реализации обеспечивает регулируемую заданную силу для предохранительного клапана, так что активация указанного предохранительного клапана может быть осуществлена при различных заданных давлениях текучей среды на выходе. Кроме того, внутреннее предохранительное клапанное устройство согласно одному из вариантов реализации, описанное здесь, предпочтительно может быть интегрировано с регуляторами с нагрузкой давлением для обеспечения повышенной точности путем существенной минимизации нежелательного сброса или отвода в атмосферу технологической текучей среды и/или предотвращения нежелательной или неожиданной активации устройств для защиты от превышения давления, которые функционально соединены с нагрузочными регуляторами и/или основными регуляторами. Таким образом, предохранительное клапанное устройство согласно одному из вариантов реализации, описанное здесь, обеспечивает использование устройств для защиты от превышения давления вместе с регуляторами с нагрузкой давлением без необходимости использования наружного предохранительного клапана.

Перед обсуждением подробностей внутреннего предохранительного клапанного устройства согласно одному из вариантов реализации приведено описание примера известного регулятора 100 с нагрузкой давлением для текучей среды, показанного на фиг.1. Как показано на фиг.1, известный регулятор 100 содержит известный регулятор 102 с нагрузкой давлением, который обеспечивает регулирующее давление или нагрузку для основного регулятора 104. Наружный предохранительный клапан 106 гидравлически соединен с основным регулятором 104 таким образом, чтобы регулятор 100 мог использоваться с опасной технологической текучей средой, такой как, например, природный газ. Устройство 108 для защиты от превышения давления также может быть гидравлически соединено с регулятором 100. Наружный предохранительный клапан 106 может быть гидравлически соединен между регулятором 104 и устройством 108 для предотвращения неожиданной активации устройства 108. Однако наружный предохранительный клапан 106 требует дополнительных монтажных работ, запаса материалов, трудовых ресурсов, обслуживания, и т.д., которые увеличивают затраты. В другом варианте реализации изобретения вместо регулятора 102 и наружного клапана 106 может быть использован автоматический регулятор с контрольным каналом. Однако такие известные автоматические регуляторы с контрольным каналом являются более сложными и дорогими.

Как показано на фиг.1, основной регулятор 104 согласно одному из вариантов реализации содержит привод 110, который функционально соединен с клапаном 112, имеющим входное отверстие 114 и выходное отверстие 116. Привод 110 содержит узел 118 основной диафрагмы, расположенный между первым корпусом 120 привода и вторым корпусом 122 привода. Первый корпус 120 образует нагрузочную камеру 124, а второй корпус 122 образует управляющую камеру 126. Регулятор 102 имеет входное нагрузочное отверстие 128, гидравлически соединенное с входным отверстием 114 клапана 112, и выходное нагрузочное отверстие 130, которое находится в гидравлической связи с нагрузочной камерой 124 и обеспечивает нагрузочное давление в нагрузочной камере 124.

Клапан 112 содержит корпус 132 клапана, который соединен с нижним корпусом 122 привода. Седло 134 клапана размещено в корпусе 132 клапана и формирует рабочее отверстие 136, через которое текучая среда может протекать между входным отверстием 114 и выходным отверстием 116. Затвор 138 клапана, соединенный с первым концом 140 штока 142 клапана, содержат уплотняющий диск 144 (например, эластичный уплотняющий диск), который герметично взаимодействует с седлом 134 и тем самым препятствует протеканию текучей среды между входным отверстием 114 и выходным отверстием 116. Направляющая 146 штока совмещает шток 142 клапана и уплотняющий диск 144 по меньшей мере с одним из нижнего корпуса 122 привода, корпуса 132 клапана или седла 134. Не показанная на чертеже направляющая 146 содержит по меньшей мере один проход, находящийся в гидравлической связи с выходным отверстием 116 и камерой 126 регулирующего давления.

Узел 118 диафрагмы содержит диафрагму 148, которую поддерживает пластина 150 диафрагмы и которая имеет первую сторону или поверхность 152, открытую к нагрузочной камере 124, и вторую сторону или поверхность 154, открытую к камере 126 регулирующего давления. Диафрагма 148 функционально соединена с затвором 138 посредством штока 142 и рычага 156 и заставляет затвор 138 перемещаться в направлении к седлу 134 и тем самым препятствует протеканию текучей среды между входным отверстием 114 и выходным отверстием 116, когда диафрагма 148 перемещается в направлении к камере 126. Рычаг 156 соединен с диафрагмой 148 посредством пластины 150 и узла 160 стойки толкателя. Первый конец 162 узла 160 стойки толкателя взаимодействует со второй стороной 154 диафрагмы 148 посредством пластины 150, а второй конец 164 узла 160 функционально соединен с закрывающей пружиной 166 посредством гнезда для пружины или винта 168, выполненных с возможностью регулирования. Закрывающая пружина 166 расположена в корпусе 170 для пружины между регулируемым гнездом 168 для пружины и вторым гнездом 172 для пружины (например, корпусной частью корпуса 170 для пружины). Закрывающая пружина 166 обеспечивает заданную нагрузку или силу, которая смещает диафрагму 148 в направлении к нагрузочной камере 124 посредством узла 160 стойки толкателя, которая в свою очередь вызывает перемещение затвора 138 клапана в направлении к седлу 134 клапана, тем самым препятствуя протеканию текучей среды через клапан 112 (например, в закрытом положении). Величина силы, с которой действует закрывающая пружина 166, может быть выбрана (например, увеличена или уменьшена) посредством регулируемого гнезда 168. Кроме того, пластина 150 содержит проход или отводное отверстие 174, которое обеспечивает гидравлическое соединение нагрузочной камеры 124 и камеры 126 регулирующего давления и, таким образом, гидравлическое соединение нагрузочного выходного отверстия 130 регулятора 102 и выходного отверстия 116 основного регулятора 104.

На фиг.2А показано поперечное сечение известного нагрузочного регулятора 102, показанного на фиг.1. Как показано на фиг.1 и 2, регулятор 102 содержит верхний корпус 202 и нижний корпус 204, которые соединены вместе посредством соединительных элементов 206. Нагрузочная диафрагма 208 расположена между верхним корпусом 202 и нижним корпусом 204. Верхний корпус 202 и первая сторона 210 нагрузочной диафрагмы 208 образуют первую камеру 212. Нагрузочная пружина 214 расположена между первым гнездом 216 и регулируемым вторым гнездом 218. В показанном варианте реализации первая камера 212 гидравлически соединена, например, с атмосферой.

Первое гнездо 216 для пружины соединено с пластиной 220 нагрузочной диафрагмы, которая поддерживает нагрузочную диафрагму 208. Регулятор 222 нагрузочный пружины (например, винт) взаимодействует со вторым гнездом 218 и тем самым обеспечивает выбор длины нагрузочной пружины 214 (например, сжимает или освобождает нагрузочную пружину 214) и, таким образом, выбор (например, увеличения или уменьшения) величины заданной силы или нагрузки, с которой нагрузочная пружина 214 действует на первую сторону 210 нагрузочной диафрагмы 208.

Нижний корпус 204 и вторая сторона 224 нагрузочной диафрагмы 208 по меньшей мере частично образуют вторую камеру 226, нагрузочное входное отверстие 128 и нагрузочное выходное отверстие 130. Вторая камера 226 гидравлически соединена с нагрузочным выходным отверстием 130 посредством канала 228 и, таким образом, находится в гидравлической связи с нагрузочной камерой 124 (фиг.1) основного регулятора 104. Седло 230 нагрузочного клапана расположено в нижнем корпусе 204 и формирует рабочее отверстие 232 между нагрузочным входным отверстием 128 и нагрузочным выходным отверстием 130. Затвор 234 нагрузочного клапана функционально соединен с нагрузочной диафрагмой 208 посредством нагрузочного штока 236 клапана и пластины 220 нагрузочной диафрагмы. Вторая пружина 238 расположена между вторым гнездом 240 и затвором 234 и смещает затвор 234 в направлении к седлу 230. Жесткость второй пружины 238 обычно значительно меньше жесткости нагрузочной пружины 214. В показанном примере второй конец 242 нагрузочного штока 236 содержит мягкое или эластичное седло 244, которое взаимодействует с соединительным седлом 246, соединенным с пластиной 220 нагрузочной диафрагмы.

Как показано на фиг.1 и 2, в использовании входное отверстие 114 находится в гидравлической связи, например, с газораспределительным источником, который подает текучую среду, имеющую относительно высокое давление. Выходное отверстие 116 клапана 112 находится в гидравлической связи с расположенным ниже по течению потока потребителем или другим промежуточным устройством, которые потребляют технологическую текучую среду с необходимым (например, низким) давлением.

Регулятор 102 обычно регулирует входное давление текучей среды во входном отверстии 114 и тем самым обеспечивает или вырабатывает необходимое нагрузочное давление для нагрузочной камеры 124 основного регулятора 104. Для достижения необходимого нагрузочного давления нагрузочная пружина 214 располагает затвор 234 нагрузочного клапана относительно седла 230 таким образом, чтобы ограничить поток технологической текучей среды между нагрузочным входным отверстием 128 и нагрузочным выходным отверстием 130. Таким образом, нагрузочное давление зависит от величины силы, с которой нагрузочная пружина 214 действует на нагрузочную диафрагму 208 и, таким образом, на затвор 234, определяя его положение относительно седла 230. Уставка необходимого нагрузочного давления может быть выбрана регулирующей силой, с которой нагрузочная пружина 214 действует на первую сторону 210 диафрагмы 208 посредством регулировочного винта 222.

При увеличении потребления в выходном отверстии 116 давление текучей среды в выходном отверстии 116 немедленно уменьшается. Вторая камера 226 регулятора 102 распознает уменьшение давления технологической текучей среды в выходном отверстии 116 чер